Ученые превратили чистую воду в минерал – вот видео: ScienceAlert

Чистая вода — почти идеальный изолятор.

Да, вода, встречающаяся в природе, проводит электричество, но это из-за содержащихся в ней примесей, которые растворяются в свободных ионах, которые позволяют течь электрическому току. Чистая вода становится «минеральной» (то есть электропроводящей) только при чрезвычайно высоких давлениях, выходящих за рамки наших нынешних лабораторных производственных возможностей.

Но, как исследователи впервые продемонстрировали в 2021 году, не только высокое давление может стимулировать этот минерал в чистой воде.

Приводя чистую воду в контакт с щелочным металлом, имеющим общие электроны (в данном случае это сплав натрия и калия), можно добавить свободно движущиеся заряженные частицы, превращая воду в металл.

Результирующая проводимость сохраняется всего несколько секунд, но это важный шаг на пути к пониманию этой фазы воды путем ее непосредственного изучения.

«Стадию перехода на минеральную воду можно увидеть невооруженным глазом!» Физик Роберт Зайдель из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца в Германии. объяснить В 2021 году, когда исследование было опубликовано.

«Серебряная капля натрия и калия покрывается золотым сиянием, что очень впечатляет».

border-frame=»0″allow=»акселерометр; автовоспроизведение; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; общий доступ к сети»allowfullscreen>

Под достаточно высоким давлением практически любой материал теоретически может стать проводником.

Идея состоит в том, что если вы сожмете атомы вместе достаточно сильно, орбитали крайних электронов начнут перекрываться, позволяя им двигаться. Для воды это давление составляет около 48 мегабар, что чуть менее чем в 48 миллионов раз превышает атмосферное давление Земли на уровне моря.

Хотя давление, превышающее это значение, было создано в лабораторных условиях, такие эксперименты не подходят для изучения минеральных вод. Поэтому группа исследователей под руководством химика-органика Павла Юнгвирта из Чешской академии наук в Чехии обратилась к щелочным металлам.

Эти материалы очень легко высвобождают свои внешние электроны, а это означает, что они могут вызывать свойства обмена электронами в чистой воде под высоким давлением без необходимости использования высокого давления.

Есть только одна проблема: щелочные металлы резко реагируют с жидкой водой, иногда вплоть до взрыва (есть… Очень крутое видео ниже).

Бросьте металл в воду, и вы получите бах.

border-frame=»0″allow=»акселерометр; автовоспроизведение; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; общий доступ к сети»allowfullscreen>

Исследовательская группа нашла очень крутой способ решить эту проблему. Что, если бы к металлу добавлялась вода, а не металл к воде?

В вакуумной камере команда начала с выброса из сопла небольшой капли сплава натрия и калия, который при комнатной температуре является жидкостью, а затем очень осторожно добавила тонкий слой чистой воды с помощью осаждения из паровой фазы.

При контакте электроны и катионы металлов (положительно заряженные ионы) перетекали в воду из сплава.

Это не только придало воде золотистый блеск, но и сделало воду проводящей – точно так же, как мы должны видеть в чистой минеральной воде под высоким давлением.

Это было подтверждено с помощью спектроскопии оптического отражения и синхротронной рентгеновской спектроскопии.

Две особенности — золотой блеск и проводящая полоска — занимают два разных диапазона частот, что позволило их четко идентифицировать.

Помимо того, что это исследование даст нам лучшее понимание этого фазового перехода здесь, на Земле, оно также может позволить более внимательно изучить условия экстремально высокого давления внутри больших планет.

Считается, что на ледяных планетах Солнечной системы, Нептуне и Уране, циркулирует жидкий металлический водород. Юпитер — единственная планета, где давление, как полагают, достаточно велико для минерализации чистой воды.

Перспектива возможности воспроизвести условия внутри гигантской планеты в нашей солнечной системе действительно захватывающая.

«Наше исследование не только показывает, что минеральную воду действительно можно производить на Земле, но и характеризует спектральные свойства, связанные с ее красивым золотисто-металлическим блеском». Зайдель сказал.

Исследование было опубликовано в природа.

Предыдущая версия этой статьи была опубликована в июле 2021 года.